槳葉結(jié)冰會嚴重破壞旋翼氣動性能,降低直升機的操縱性和穩(wěn)定性,嚴重威脅直升機飛行安全,開展旋翼結(jié)冰機理及旋翼防/除冰相關(guān)問題的研究,具有重要的理論意義和實際價值。旋翼結(jié)冰時,槳葉表面不斷堆積冰層,因為冰顆粒分布不均勻,形成了結(jié)冰粗糙度。這種粗糙度微元不僅會在局部范圍內(nèi)影響有關(guān)氣動系數(shù),也會繼續(xù)影響后續(xù)旋翼結(jié)冰特性。因此,研究結(jié)冰現(xiàn)象以及結(jié)冰粗糙度對旋翼氣動特性的影響具有研究的必要性。鑒于此,針對旋翼結(jié)冰數(shù)值模擬和結(jié)冰粗糙度影響的相關(guān)問題,開展了考慮結(jié)冰粗糙度的旋翼結(jié)冰計算分析。主要的研究工作包括:第一章,闡述了直升機旋翼結(jié)冰以及結(jié)冰粗糙度有關(guān)問題的研究背景,綜述了直升機CFD方法、旋翼結(jié)冰數(shù)值模擬方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出了目前研究仍存在的不足之處,提出了本文的研究內(nèi)容及對應(yīng)的研究方法。第二章,在網(wǎng)格生成上,發(fā)展了一套適用于旋翼非定常流場數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)運動嵌套網(wǎng)格系統(tǒng);針對結(jié)冰粗糙度引起的槳葉外形變化,發(fā)展了基于彈簧網(wǎng)格的槳葉網(wǎng)格重構(gòu)方法;基于所建立的結(jié)構(gòu)運動嵌套網(wǎng)格,構(gòu)建了一套考慮結(jié)冰粗糙度的翼型/旋翼非定常流場數(shù)值模擬方法,為旋翼結(jié)冰預(yù)測及結(jié)冰粗糙度對旋翼氣動特性的影響提供高精度的空氣... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飛機及旋翼結(jié)冰數(shù)值計算方法的進展
        1.2.2 結(jié)冰表面粗糙度相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的解決方案及主要研究工作
第二章 網(wǎng)格生成與流場計算方法
    2.1 引言
    2.2 翼型網(wǎng)格生成方法及粗糙度生成策略
        2.2.1 翼型網(wǎng)格生成控制方程
        2.2.2 網(wǎng)格質(zhì)量源項修正方法
        2.2.3 粗糙度生成策略
    2.3 槳葉參數(shù)化網(wǎng)格生成方法
    2.4 運動嵌套網(wǎng)格方法
    2.5 旋翼流場計算方法
        2.5.1 流場控制方程
        2.5.2 湍流模型
        2.5.3 高精度空間離散方法
        2.5.4 時間離散方法
        2.5.5 邊界條件
    2.6 算例驗證及對比
        2.6.1 翼型試驗狀態(tài)算例驗證
        2.6.2 模擬結(jié)冰翼型的修改后NACA23012 翼型試驗狀態(tài)算例驗證
        2.6.3 懸停狀態(tài)下旋翼算例驗證
    2.7 小結(jié)
第三章 結(jié)冰旋翼的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 水滴撞擊計算方法
        3.2.1 水滴流場控制方程
        3.2.2 邊界條件
        3.2.3 局部收集系數(shù)求解
    3.3 結(jié)冰計算模型
        3.3.1 質(zhì)量及能量守恒方程
        3.3.2 凍結(jié)系數(shù)的計算
        3.3.3 各項熱流的計算
        3.3.4 對流換熱系數(shù)的計算
        3.3.5 結(jié)冰模型的求解流程
    3.4 算例驗證
        3.4.1 二維翼型水滴撞擊特性計算
        3.4.2 二維翼型結(jié)冰特性計算
        3.4.3 旋翼三維結(jié)冰預(yù)測方法計算結(jié)果
    3.5 小結(jié)
第四章 結(jié)冰對翼型/旋翼氣動特性的影響分析
    4.1 引言
    4.2 旋翼結(jié)冰特性研究
    4.3 結(jié)冰對翼型氣動特性的影響
    4.4 懸停狀態(tài)下結(jié)冰對旋翼氣動特性的影響
    4.5 小結(jié)
第五章 結(jié)冰粗糙度對翼型/旋翼氣動特性的影響分析
    5.1 引言
    5.2 粗糙度的不同設(shè)置
    5.3 帶有結(jié)冰粗糙度的翼型氣動特性影響分析
    5.4 結(jié)冰粗糙度對翼型氣動特性的參數(shù)影響分析
        5.4.1 粗糙度微元尺寸影響
        5.4.2 粗糙度微元位置影響
        5.4.3 多個粗糙度微元的影響
    5.5 結(jié)冰粗糙度對旋翼槳葉氣動特性分析
    5.6 結(jié)冰粗糙度對翼型結(jié)冰計算的影響分析
    5.7 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作總結(jié)
    6.2 本文的特色及創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
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[8]三維復(fù)雜表面水滴撞擊特性計算[J]. 楊勝華,林貴平,申曉斌.  航空動力學(xué)報. 2010(02)
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博士論文
[1]直升機旋翼非定常動態(tài)失速的CFD模擬及其主動流動控制研究[D]. 趙國慶.南京航空航天大學(xué) 2015
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碩士論文
[1]結(jié)冰風(fēng)力機葉片的空氣動力學(xué)特性數(shù)值研究[D]. 任鵬飛.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2014



本文編號：3037882